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锅炉给水多级泵机械密封的热损伤解析

2014-05-29

      锅炉给水多级泵机械密封件因过热而导致的失效,即为热损伤失效,最常见的热损伤失效有端面热变形、热裂、疱疤、炭化、弹性元件的失弹,橡胶件的老化、永久变形、龟裂等。

      锅炉给水多级泵密封端面的热变形有局部热变形和整体热变形。密封端面上有时会发现许多细小的热斑点和孤立的变色区,这说明密封件在高压和热影响下,发生了局部变形扭曲;有时会发现密封端面上有对称不连续的亮带,这主要是由于不规则的冷却,引起了端面局部热变形。有时会发现密封端面在内侧磨损很严重,半径越大接触痕迹越浅,直至不可分辨。密封环的内侧棱边可能会出现掉屑和蹦边现象。轴旋转时,密封持续泄漏,而轴静止时,不泄漏。这是因为密封在工作时,外侧冷却充分,而内侧摩擦发热严重,从而内侧热变形大于外侧热变形,形成了热变形引起的内侧接触型(正锥角)端面。硬质合金、工程陶瓷、碳石墨等脆性材料密封环,有时端面上会出现径向裂纹,从而使密封面泄漏量迅速增加,对偶件急剧磨损,这大多是由于密封面处于干摩擦、冷却突然中断等原因引起端面摩擦热迅速积累形成的一种热损害失效。 

      在高温环境下的机械密封,常会发现石墨环表面出现凹坑、疤块。这是因为当浸渍树脂石墨环超过其许用温度时,树脂会炭化分解形成硬粒和析出挥发物,形成疤痕,从而极大地增加摩擦力,并使表面损伤出现高泄漏。高温环境可能使弹性元件弹性降低,从而使密封端面的闭合力不足而导致密封端面泄漏严重。金属波纹管的高温失弹即是该类机械密封的一种普遍而典型的失效形式。避免出现该类失效的有效方法是选择合理的波纹管材料及对其进行恰当的热处理。 

      高温是橡胶密封件老化、龟裂和永久变形的一个重要原因。橡胶老化,表现为橡胶变硬、强度和弹性降低,严重时还会出现开裂,致使密封性能丧失。过热还会使橡胶组分分解,甚至炭化。在高温流体中,橡胶圈有继续硫化的危险,最终使其失去弹性而泄漏。橡胶密封件的永久变形通常比其他材料更为严重。密封圈长期处于高温之中,会变成与沟槽一样的形状,当温度保持不变,还可起密封作用;但当温度降低后,密封圈便很快收缩,形成泄漏通道而产生泄漏。因此,应注意各种胶种的使用温度,并应避免长时间在极限温度下使用。

2014年5月29日 星期四

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